张永东
（佛山南海供电局）
摘要：曾经有人认为电力电子的连同传送控制技术将会成为21世纪社会发展的最重要的技术之一，但是当前电力电子技术所带来的谐波污染等问题愈加严重的影响了电力电子技术的健康发展。本文针对供配电系统中电能质量存在的例如谐波污染等问题进行了详细的分析和讨论，并且提出了改善这些问题，抑制谐波污染的有效措施。
关键词：供配电系统；电能质量；谐波抑制
一个理想的成熟的供配电系统，其电能应该是以恒定的工业频率，以及有规定的电压水平进行供电工作。同时，频率与电压水平也可以对电能质量进行衡量。但是在实际的供配电系统中，在传输和使用电能时，电负荷会对电能产生影响，尤其是在供配电系统中大功率的电力电子设备的使用率越来越高，导致电力系统受到日渐严重的非线性设备污染，这其中谐波污染显得尤其严重。越来越多的电力工作人员逐渐了解到当前供配电系统中存在的电能质量问题的严重性，在电能质量范畴内开发新型技术是近几年供配电系统研究的热点问题。
1 当前我国供配电系统中存在的电能质量问题
1.1 供电中断以及短暂停止供电
供电中断是指持续1小时以上的电力停止供应，造成停电的原因一般是发电机产生问题、配电装置出现问题、电力输出线路出现事故、供配电系统承载电负荷量过大而切断了负荷承载，导致全部用电设备的完全断电，无法使用。短暂停止供电，既短暂停电，是指1分钟以内的完全断电，电脑以及其他通讯设备会被迫关闭并丢失内部储存的数据信息，设备需要花一些时间进行重新启动，还要花费更多的时间恢复数据信息。
1.2 瞬态过电压、欠电压、过电压
所为瞬态过电压指的是，突然快速飙升的高压脉冲会被叠加在当前的供配电电压之上，产生瞬态电压的原因一般有，雷电劈击过后残留的电压、功率因数被改变的电容器进行切换、例如交流电动机、制冷压缩机的感性负载的相互切换等。
偏离规定电压的时间太长，电力变压器的抽头分接开关发成故障导致，供配电企业和系统为了减缓电负荷导致欠电压事件的发生，使相关电力设备无法正常运行，比如电动机运行过度。而过电压则会使很多类型的电气电子设备发生永久性的故障，无法使用。
1.3 电压骤减、涌压、电压不平衡
电压骤降和涌压都是因为电压在短时间内并且已经超出所规定的范围内出现了扰动，究其原因一般是大型电动机的超负荷启动或者切断。在一些比较极端的环境下，骤降的电压会使设备暂停使用，而涌压则很有可能会损坏相关设备。
三相电压不对称，各个相所负载的电负荷不均衡就会导致电压的不平衡，会导致变压器内部有过热现象产生，同时也会降低三相电动机的使用效率。
1.4 谐波、频率偏差
我国电网的规定频率为50H赫兹，电流中所含的频率是规定频率的整倍数，对周期性的非正弦电铃进行傅里叶级数分析，其他大于规定频率的电流所产生的电量就是谐波，比如2、3次谐波，其谐波的频率则为100赫兹、150赫兹。
电力系统的实际规定频率与标称频率偏离的程度即为频率偏差，各个供配电系统对频率的质量要求是一样的，不会因为用户的不同而产生差异，每个国家和地区对频率偏差均有相关要求和规定，引起频率偏差的主要原因就是电负荷的不平衡。
1.5 闪变、对地泄漏电流
闪变就是供配电系统的电压周期波动，比如电弧炉的正常运行、循环换流器的周期变化波动的承载负荷就能够造成闪变现象，一般会使照明系统有闪烁的现象发生。
现代的很多电力电子设备都会有对地泄漏电流的产生。对于一件电力设备来说，该电流是十分微小的，但是在由多台计算机连接的大型电气设备中的该项合成电流是十分巨大的。对地泄露电流中还存在一种高频分量，产生的原因是电源开关瞬间变换这个过程的滤波作用形成的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大部分接地系统的设计都会考虑到接地的安全性，却忽略了改聘连续对滴泄露电流的问题。
2 谐波污危害及抑制
2.1 谐波的危害
1、感应电动机
谐波畸变能够增加电动机的损耗。原因是，激磁磁场携带的谐波能够产生多于的损耗，任何一个谐波的分量都有自己的相序。三次及三的倍数的谐波被称为零序谐波，零序谐波会产生没有变动的磁场，但是该谐波的频率高，因此磁损耗严重，并且将该谐波的能量以热量的形式释放出去。负序谐波会产生与基波磁场相反方向的磁场，降低电动机的转矩。正序谐波会产生正方向的磁场，会加大电动机的转矩，正序谐波与负序谐波一起出现，会使电动机产生争斗，减少电动机的使用时间。
2、断路器动作失误
剩余电流断路器的动作是依据相线和中性线电流的总和进行的，如果相线和中性线电流的总和超过了额定值，就会将负荷电源切断。当出现谐波时导致剩余电流断路器误动作的产生有两个方面的原因，第一，剩余电流断路器是机电器件，无法每一次都能准确的检测出高频分量的总和，就会发生跳闸。第二，谐波电流的存在，电路里流过的电流比预测的电流值大。
3、集肤效应
所谓集肤效应，就是交流电趋向于导体外表面的流动，频率过高时集肤效应更加明显，一般集肤效应会因为电网频率的影响而变得很小，很容易被忽略，但是当频率在达到300赫兹以上时，集肤效应就会变得非常明显，会导致附加消耗。
2.2 补偿电容器承载过量
进行补偿工作使用的电容器的作用是，产生相位非常靠前的电流，用来抵消相位滞后的电流。电容器的频率和阻抗呈反比关系，因此电容器对谐波电流会呈现出特别低的阻抗。如果电容器的阻抗与变压器的漏感抗在某一时刻或阶段谐波的频率比较接近时，就会产生特别大的电流或者是电压。
2.3 谐波的抑制
主动型抑制谐波的方案包括，利用脉宽调制降低谐波、利用多重化技术降低谐波，或者是这些方法组合起来降低谐波。例如，将供电变压器的不一样连接的移动相位的作用，和普通的整流电路相结合，构成多脉路整流；把多脉路整流和控制移动相位技术结合起来，构成准多脉路整流；把脉宽调制技术与多重化技术结合起来，构成移相多重化方式等。脉宽调制技术对谐波的抑制作用体现在，脉宽调制技术能够使谐波的频谱向高频率方向移动，从而降低谐波含量，使用脉宽调制技术整流能够使变流器输入正弦波。在不能控制的整流后加功率因数矫正技术，也同样能够完成输入电流是正弦波的目标，而且动率因数矫正具有相位矫正功能，从供配电网的角度来看，负载等效为电阻性负载。
抑制谐波可以安装有源滤波器，有源滤波器能够利用可以控制的功率半导体，向供配电网输入和谐波电流幅度值相同但是相反相位的电流，促使电源的谐波总电流的值为零，从而完成及时补偿谐波电流的目标。有源滤波器最主要的特点就是，该装置的滤波特性不会受到系统抗组的影响，还可以清除和系统的阻抗产生的谐振危险，该装置具有自行适应的能力，能够进行自动跟踪和补偿正在变化着的谐波电流，具有高度的可控制性，以及迅速响应的能力。
结语：
当前时期的供配电系统中存在的电能质量问题能够得到有效的解决，谐波抑制技术也在不断的发展，俩者的有效解决能够促进我国电网的良好发展。
参考文献
[1]祝亚峰,喻晓炜,莫青,刘飞,付念先.基于配电系统节电器的谐波抑制研究[J].信息技术,2014（01）.
[2]郑康.矿山供配电系统谐波及其治理技术的探讨与应用[J].通讯世界,2014（05）.
[3]聂艳丽.低压配电系统的谐波分析及其抑制方法[J].中国高新技术企业,2012（25）.
[4]顾生杰,任恩恩,田铭兴.绕组布置对变压器式可控电抗器谐波抑制的影响[J].高电压技术,2011（08）.
[5]孙孝峰,韩瑞静,龚钢,沈虹.考虑阻性有源滤波器等效输出阻抗的背景谐波抑制方案优化[J].中国电机工程学报,2015（18）
论文作者:张永东
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/1
标签：谐波论文; 电流论文; 频率论文; 电压论文; 系统论文; 电能论文; 供配电论文; 《电力设备》2016年第7期论文;